本发明涉及视觉神经生物学领域，尤其涉及一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统、方法及装置。
背景技术：
1、为了帮助盲症患者重见光明，开发适用于视网膜的人工视觉装置已经成为当前主要研究方向之一。国内外有多个研究团队在此领域进行深入研究。然而，目前已经获得医疗器械生产与使用许可的人工视觉假体在重建视觉时，其视力和视野范围仍然非常有限。因此，开发一种能够重建接近自然的、具有较大视野的视觉感知方法是当前的迫切需求。
技术实现思路
1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统、方法及装置，主要利用特殊设计的电极进行神经电信号的模拟，使电极布局与神经纤维束的走向相匹配，以产生接近自然的、视野范围较广的人工视觉体验。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：第一方面，本发明提供了一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，该系统包括电极模块和优化设计模块两部分；
3、所述电极模块包括材料选择子模块、电极表面处理子模块以及电极形状和尺寸设计子模块；
4、所述材料选择子模块用于基于生物相容性和电导性两方面属性选择电极材料；
5、所述电极表面处理子模块用于对选择的电极材料表面进行纳米级的粗糙化或涂覆一层生物活性分子；
6、所述电极形状和尺寸设计子模块用于设计适应视网膜并且与神经纤维束走向相匹配的电极结构；
7、所述优化设计模块包括视网膜结构信息的获取子模块、视网膜电极的排列优化子模块和视网膜电极固定钉的优化设计子模块；
8、所述视网膜结构信息的获取子模块用于获取视网膜的结构信息；
9、所述视网膜电极的排列优化子模块用于基于视网膜上不同区域的神经细胞密度和功能，调整电极的间距和排列方式；
10、所述视网膜电极固定钉的优化设计子模块用于对视网膜电极固定钉的放置位置和角度进行优化，把视网膜电极固定在视网膜特定位置上。
11、进一步地，所述生物活性分子包括细胞粘附分子、胞外基质蛋白、生长因子、电活性聚合物以及抗炎和神经保护剂。
12、进一步地，所述电极的形状为圆角的类长方形构型，长宽比为2：1。
13、进一步地，所述视网膜结构信息的获取子模块采用眼底图像技术和超高磁场磁共振成像技术来获取视网膜的结构信息，视网膜上的血管、神经纤维束的分布，以及视网膜的厚度信息，辅助确定最佳的电极布局。
14、进一步地，所述视网膜电极固定钉的优化设计子模块还用于实现固定钉的微型化设计，以及钉尖和边缘的表面处理。
15、进一步地，所述钉尖和边缘的表面处理包括钉尖和边缘的圆滑处理以及采用生物相容性材料，进行涂层或纳米级表面结构处理。
16、第二方面，本发明还提供了一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法，该方法包括以下步骤：
17、(1)针对视觉通路，设计成能够贴合视网膜内表面的曲面构型，并与神经纤维束走向相同的视网膜电极；
18、(2)获取患者的视网膜的结构信息，包括视网膜上的血管、神经纤维束的分布，以及视网膜的厚度信息；
19、(3)根据获得的视网膜结构信息，对电极在视网膜上的布局进行优化，并确定视网膜电极固定钉的放置位置和角度；
20、(4)基于生物相容性和电导性两方面属性选择电极材料，并对选择的电极材料表面进行纳米级的粗糙化或涂覆一层生物活性分子处理，根据设计和布局，进行电极模块的制作。
21、第三方面，本发明还提供了一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
22、第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
23、第五方面，本发明还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，所述计算机程序/指令被处理器执行时，实现所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
24、本发明的有益效果：本发明的方法可以提供接近自然的、具有较大视野的视觉感知重建，有望帮助盲症患者更好地感知外界，提高他们的生活质量。
25、本发明的关键在于电极布局走向与视网膜神经纤维束走向的匹配。这种对应关系不仅直接影响人工视觉的质量，而且进一步增强了盲症患者重见光明的可能性。以下几点突出了这种对应关系的关键性和重要性：
26、1.模拟自然视觉：神经纤维束在视网膜中的走向决定了视觉信号的传输路径。通过模拟这些路径，电极设计能够创造出更接近自然的视觉体验。电极的形状和尺寸经过设计可以最佳地匹配神经纤维束的走向，从而提高模拟效果。
27、2.增强视觉分辨率：考虑到视网膜的结构特点，电极的布局通过优化可以在关键视觉区域获得更高的分辨率。这种细致的电极排列有助于提高人工视觉的清晰度。
28、3.个性化的视网膜适应：通过获取患者的视网膜结构信息并根据该信息优化电极布局，本发明确保了电极与视网膜的紧密贴合。这不仅降低了激活非目标神经细胞的风险，还增强了人工视觉的连贯性和清晰度。
29、4.提高生活质量：匹配视网膜神经纤维束的走向意味着更高质量的视觉信号传输，为盲症患者提供更广泛、更准确的人工视觉体验，从而极大地提高他们的生活质量。
30、综上所述，本发明强调了电极布局走向与视网膜神经纤维束走向之间关系的关键性。这种匹配使得人工视觉更为自然和清晰，从而极大地改善了盲症患者的生活质量。
1.一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，该系统包括电极模块和优化设计模块两部分；
2.根据权利要求1所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，所述生物活性分子包括细胞粘附分子、胞外基质蛋白、生长因子、电活性聚合物以及抗炎和神经保护剂。
3.根据权利要求1所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，所述电极的形状为圆角的类长方形构型，长宽比为2：1。
4.根据权利要求1所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，所述视网膜结构信息的获取子模块采用眼底图像技术和超高磁场磁共振成像技术来获取视网膜的结构信息，视网膜上的血管、神经纤维束的分布，以及视网膜的厚度信息，辅助确定最佳的电极布局。
5.根据权利要求1所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，所述视网膜电极固定钉的优化设计子模块还用于实现固定钉的微型化设计，以及钉尖和边缘的表面处理。
6.根据权利要求5所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计系统，其特征在于，所述钉尖和边缘的表面处理包括钉尖和边缘的圆滑处理以及采用生物相容性材料，进行涂层或纳米级表面结构处理。
7.一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
8.一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如权利要求7所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求7所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，所述计算机程序/指令被处理器执行时，实现如权利要求7所述的一种基于神经纤维束导向的视网膜电极设计方法。
